17 m航政艇優(yōu)化設計

董志海，李鎮(zhèn)宇

(1.江蘇省交通運輸廳航道局，江蘇 南京 210004；2.江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

17 m航政艇優(yōu)化設計

董志海1，李鎮(zhèn)宇2

(1.江蘇省交通運輸廳航道局，江蘇 南京 210004；2.江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

針對原17 m航政艇使用過程中發(fā)現(xiàn)的不足，對其進行改型優(yōu)化設計。通過新老船型的分析對比，在主尺度、型線、布置、減振降噪等方面進行優(yōu)化設計，使改型船總體性能、實用性較原型有較大提高，改進效果理想，具有推廣價值。

公務船；航政艇；優(yōu)化設計

0 引言

17 m航政艇是江蘇省航道系統(tǒng)航政執(zhí)法的主力船型，主要承擔著全省高等級航道的航政執(zhí)法工作。目前已投入使用的船型存在一些不足，如：機艙采用封閉形式，操作檢修困難；船舶型深較高，橫搖較大，適航性較差。針對現(xiàn)有航政艇存在的問題，結合航道用船部門使用需求，對現(xiàn)有17 m航政艇進行改型優(yōu)化設計已成為當務之急。優(yōu)化后的17 m航政執(zhí)法艇應具備良好的外觀造型和協(xié)調(diào)明快的色彩，具有較好的適航性能、舒適方便的工作環(huán)境和生活條件，機電設備先進，船舶的技術性能良好。

1 總體優(yōu)化設計思路

經(jīng)過對現(xiàn)有17 m航政艇的認真調(diào)研，了解原型船使用的不足及改型需求，在滿足全省高等級航道的航政執(zhí)法工作的主要框架下進行的，即在尺度、技術指標、功能要求、船舶造價等基本保持原型船的規(guī)模和特點的基礎上，進一步優(yōu)化設計，最終確立改型17 m航政艇的總體設計方案。

1.1 優(yōu)化設計思路

(1)突出以人為本的設計理念，優(yōu)化機艙工作環(huán)境，為航政執(zhí)法人員提供方便、優(yōu)良的工作環(huán)境。

(2)優(yōu)化船型參數(shù)，進一步改善船舶適航性能。

(3)通過對比分析，找出解決問題的關鍵，注重細節(jié)設計，提高產(chǎn)品的安全可靠性。

1.2 設計特點

(1)船型優(yōu)化：上層建筑采用“中島式”構造形式，外形采用棱角分明的折角形式，工藝簡潔、外形威武。

(2)參數(shù)優(yōu)化：本案采用降低型深，適當增加船長的方案；在滿足所有艙室空間要求的前提下，進一步減小全船阻力，降低優(yōu)化方案的重心，減小船舶橫搖，滿足船舶的適航性能。

(3)布置優(yōu)化：在不降低其他工作區(qū)域面積的基礎上，采用機艙半升高棚取代原船機艙“悶艙” 形式，大大改善了機艙人員通風、采光及日常維護管理工作條件；同時利用艙室調(diào)整，進一步降低功能艙室的噪聲指標，為艇上人員提供舒適的工作環(huán)境。

2 船型優(yōu)化設計措施

2.1 原型船現(xiàn)狀

目前航道部門使用的17 m航政艇采用機艙悶艙形式，型深1.8 m,機艙凈高1.1 m，機艙的日常維護和管理比較困難，船舶舒適度較差。

由于型深需滿足機艙需求導致干舷較高，噸位較小，因而風浪里船舶搖擺較大，適航性較差。

2.2 優(yōu)化設計措施

針對原船型的不足，設計方案主要從機艙悶艙形式、船舶阻力、型深、艙室噪聲等方面進行優(yōu)化。船型主要性能參數(shù)對照見表1。

2.2.1 改變原船型機艙悶艙形式

改型方案增加1個4 m長、0.9 m高的機艙矮棚，使得機艙的凈高從原型船的1.1 m增加至1.85 m, 徹底改善了機艙通風、采光及工作人員的工作條件，體現(xiàn)了以人為本的設計理念；同時總長只增加約1.27 m，通過減小艉甲板面積，保證全船主要功能艙室大小與原型船一致。

表1 船型主要性能參數(shù)對照表

2.2.2 減少船舶阻力

改型方案在滿足布置的前提下，增加船舶水線和船艉部壓浪板長度，達到加大長寬比，減小方形系數(shù)，降低船舶阻力的目的；同時對艉部型線進行優(yōu)化設計，取消原船型艉部隧道，改善由于型深降低帶來舵機艙高度不足的問題，并改變艉部縱流線曲率，減小航行縱傾角，進一步降低航行阻力。

2.2.3 減小型深

為進一步降低船舶重心，優(yōu)化改型方案將原船1.8 m型深降至1.7 m；增設舭龍骨，以便減小橫搖，改善船舶的適航性能。

2.2.4 利用物理分隔降低艙室噪音

布置上將航政工作室、前客艙與機艙之間通過設置空艙予以物理分隔，進一步降低艙室噪聲，提高艇上人員的舒適度。

3 主要技術參數(shù)及性能指標

總長

19.10 m

水線長

17.50 m

型寬

4.2 m

型深

1.7 m

設計吃水

1.0 m

排水量

～26.5 t

航速

19.3 km/h

續(xù)航力

50 h

主機型號

VOLVO PENTA D7A T

主機功率×轉速

126 kW×1 900 r/min

乘員

12人

航區(qū)

B級

噪聲

駕駛室和客艙區(qū)域

≤72 dB

機艙區(qū)域任何一測試點處

≤110 dB

4 總體布置

17 m航政艇優(yōu)化設計后的總布置圖見圖1。

本船船型為單甲板、中駕駛形式。主甲板下從艏至艉分別為艏尖艙、客艙、空艙、機艙及舵機艙，主甲板上設有一層半甲板室；艉部Fr4～Fr12為機艙升高棚；中部Fr12～Fr23為駕駛室兼工作艙室；前部為客艙。各艙室布置如下：

(1)Fr30～艏為艏尖艙，用于存放纜繩等水手物件、備件。該艙甲板上設有1只500 mm×500 mm的鋁質水密艙口蓋，從該處進出艏尖艙。

(2)Fr21～Fr30為客艙，其艙頂高出甲板面約1.0 m。前壁設3扇固定玻璃窗，兩側設鋁質移窗，提高艙內(nèi)采光、通風效果。客艙主要用作休息室，其面積約12 m2，凈空平均高度1.85 m。

(3)Fr14～Fr21為空艙。后壁設1個燃油箱，容積為2.15 m3；前壁設置1只不銹鋼清水箱，容積為1.0 m3。該空艙在機艙與前客艙之間形成物理分隔，有利于降低客艙的振動、噪聲。

(4)Fr4～Fr14為帶升高棚的機艙，升高棚高出主甲板0.9 m,保證機艙內(nèi)部凈高在1.85 m。升高棚尾部右舷設置機艙出入口，用于機艙內(nèi)設備維護、檢修時出入。在升高棚上方設置自然通風頭和風機通風。

(5)Fr0～Fr4為舵機艙。舵機艙內(nèi)設有1臺450 kg·m的電動液壓舵機。甲板上設艙口蓋，用于設備維護、檢修時人員出入。

(6)主甲板上Fr12～Fr23為駕駛室兼工作艙室。駕駛室前壁為3扇固定玻璃窗，中間窗設置旋轉視窗，側壁為鋁質移窗，左、右各設外開門通舷外。駕駛室面積約12.5 m2，凈空高度2.0 m。駕駛室前沿設操縱舒適方便的機駕集中控制臺。

(7)主甲板上甲板室兩側設0.5 m寬的外走道通往艏、艉甲板區(qū)。甲板室外側壁設不銹鋼風暴扶手，以方便工作人員安全通過。艏、艉甲板區(qū)面積分別為7.5 m2和8.0 m2。

5 船舶主要性能

5.1 快速性

本船采用單機、單槳推進形式，設計滿載深水航速為19.3 km/h。考慮到本船的工作范圍主要為淺水區(qū)域，以淺水(最小水深2 m)為設計工況點，設計航速為17.5 km/h。

5.2 操縱性

為保證船舶良好的操縱性能，本船設置1只流線型平衡舵，配置1臺450 kg·m的電動液壓舵機。

6 船體結構和材料

本船結構按中國船級社(CCS)《內(nèi)河小型船舶建造規(guī)范》(2006)對B級航區(qū)船舶要求進行設計。

船舶主體鋼材選用CCS-B級船用鋼材，上層建筑鋁材選用LF5鋁合金材料，兩者采用鋁-鈦-鋼復合過渡接頭進行連接。

7 艙室的隔音和隔熱及減振降噪

為了改善船舶的工作和生活條件，本船在艙室布置及其他方面采取以下措施：

(1)機艙前部Fr14～Fr21設置空艙。該空艙在機艙與前工作艙室及客艙之間形成物理分隔，有利于降低客艙的振動、噪聲。

(2)在機艙部位相應船殼板上均涂一層阻尼涂料，使振動及噪聲衰減加快，達到減振、降噪效果。

(3)機艙四周及頂棚采用吸音巖棉，外覆多孔吸音鋁板。

8 結語

本船建造完畢后進行了航行試驗，操舵、回轉、慣性、航速等試驗情況正常，技術性能優(yōu)越，各項性能指標均達到或超過了設計要求；淺水試航航速(3 m水深)達到19.3 km/h，超過了原船型(3 m水深)17.8 km/h的試航航速；操縱性能優(yōu)良，船舶重心，低橫搖幅度小，噪音低，機艙通風、采光條件優(yōu)良，船舶舒適度較高。目前該船已順利通過航道系統(tǒng)竣工驗收，得到專家和使用部門的一致好評。首制艇即將投入使用。

[1] 李鎮(zhèn)宇，張林. 40 m巡航救助指揮艇[J]. 江蘇船舶，2011，28(2)：1-4.

[2] 毛紅華，李鎮(zhèn)宇.30 m航政艇總體設計[J].江蘇船舶，2015，32(2)：5-7.

2017-04-26

董志海(1966—)，男，高級工程師，從事海事、航道等技術管理工作；李鎮(zhèn)宇(1967—)，男，研究員級高級工程師，主要從事船舶科研設計工作。

U662.2

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